totem / lhc & dc s
DESCRIPTION
TOTEM / LHC & DC S. Sziklai János RMKI TOTEM kollabor ác i ó. TOTEM DCS CSAPAT. K ordin á tor: Fernando Lucas Rodriguez* Steering Board:Ivan Atanassov Federico Ravotti Paolo Palazzi Sami Heikki Sakari Stoeckell Sziklai János - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
TOTEM / LHC & DCS
Sziklai JánosRMKI
TOTEM kollaboráció
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
TOTEM DCS CSAPAT
Kordinátor: Fernando Lucas Rodriguez*Steering Board: Ivan Atanassov
Federico RavottiPaolo Palazzi
Sami Heikki Sakari StoeckellSziklai János
* ”Design, Development and Verification of the Detector Control System for the TOTEM experiment at the CERN LHC” PhD thesis, Universidad de Sevilla, October 2009
• A TOTEM DCS projekt a szokásos nem-hierarchikus, a HEP kísérletek együttműködési és informális stílusát követi, amelyet az European Collaborative Space Projects-nél [http://www.ecss.nl/] jelenleg alkalmazot,t struktúrált megközelítéssel erősítettünk meg.
• Tervezési metodológiaként a Goal Directed Project Management (GDPM) módszerét alkalmazzuk.
• A CERN-ben jelenleg alkalmazott CVS rendszer helyett a Subversion alapú Software Version Control-t használjuk
• Több, az Information Technology friss fejlesztésein alapuló eszközt (Use case, UML State model, etc.) alkalmazunk.
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
TOTEM Magyarország
TOTEM (1997-)
Totem-Magyarország (2006-)
Fizika: PHENIX ZDC, RHIC eredmények
Projekt történet:
Kezdeményezés, érdeklődés: 2006 április
TOTEM Executive Commitee befogadás: 2006 Május
TOTEM Spokesperson Budapesti látogatása: 2006 December
Magyar kutatók munkája elindul(TOTEM költség): 2007 Január
OTKA és OTKA NKTH pályázatok sikere: 2008 tavasz
TOTEM Coll. Board teljeskörű magyar tagság: 2008 április
TOTEM-Hungary MoU aláírás, LHC RRB: 2008 november
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
FŐBB TOTEM CÉLOK: Teljes hatáskeresztmetszet mérése 1 mb
abszolút hibával, luminozitásfüggetlen módszerrel. Feltétel: a rugalmas p+p szórás (a lehető legkisebb |t| 10-3 GeV2 négyes momentum négyzet (-t p22) transzferig) és a rugalmatlam p+p kölcsönhatási hozam egyidejű mérése előreszögekben a megfelelő akceptanciával
Rugalmas protonszórás vizsgálata széles momentum transzfer tartományban -t 10-3 GeV2 - 10 GeV2 négyes momentum transzferig
Diffraktív disszociáció vizsgálata, egyes (single), dupla és központi diffrakciós topológiákat is beleértve, az előre szögű inelasztikus TOTEM detektorokat a CMS detektoraival kombinálva.
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
Diffraktív folyamatok• Difftaktív folyamatosztályok és
hatáskeresztmetszetek (Tevatron mért 1.8 TeV-en, LHC becsült 14TeV-en)
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
Végső cél : ~1 % pontosságElőzetes cél: ~5 % pontosság Luminozitástól független módszer:
Kiindulás az LHC luminozitás becsléshez Az LHC hatáskeresztmetszet mérés
lényeges összetevője Valamennyi rendelkezésre álló hadron adatra történt
illesztés:
COMPETE Collaboration, PRL 89 (2002) 201801.
A TOTEM mérés 1
Teljes pp hatáskeresztmetszet mérése
L 1 2
16Nel N inel 2
dNel /dt t0
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
Kísérleti Megoldások
• Teljes hatáskeresztmetszet precíz méréséhez:
„Római Edény”-párokba beépített szilicium detektorok az IP5 mindkét oldalán, attól szimmetrikusan 147 és 220m távolságban, egymástól 4 m-re.
• Előreszögekben szükséges akceptanciához:
T1 és T2 töltött részecske tracking teleszkópok elhelyezése – töltött részecske tracking és triggering képességeket ad a CMS-nek a 3 6.5 pszeudorapiditás tartományban.
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
TOTEM Detektor Konfiguráció @ IP5
~14 m
CMSCMST1:3.1 << 4.7
T2: 5.3 < < 6.5
10.5 m T1T1 T2T2
HF
RP2RP22020RP1RP14747
Hasonló detektorkonfiguráció az IP5 mindkét oldalán: mindegyik detektor trackingként és triggerként is szolgálhat
Roman Pot-ok: a nyalábközeli rugalmas és rugalmatlan protonokat mérik
Inelasztikus teleszkópok: inelasztikus eseményekben töltöttrészecskék és vertex rekonstrukcióT1: 3.1 < < 4.7
T2: 5.3 < < 6.5
T1: 18 – 90 mrad
T2: 3 – 10 mrad
RP: 5 – 500 rad (optika függő)
IP5
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
TOTEM Detectors
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
TOTEM Detektor Konfiguráció @ IP5
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM apparátus képességei
• Nagy pszeudorapiditású töltött részecskék detektálásának egyedülálló lehetősége• Ideális eszköz az előreszögű jelenségek tanulmányozására (rugalmas és diffraktív szórás)• A rugalmatlan eseményeknél az energiafolyás és a multiplicitás az előreszögekbe kicsúcsosodik
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
T1 teleszkóp CSC (Chatode Strip Chambers)
• 5 rétegben CSC kamrák csökkenő átmérővel • 2 x 3 trapezoid alakú CSC detektor elem
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
T1 teleszkóp - részletek
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
T1 teleszkóp tesztelése a H8-ban
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
T1 teleszkóp tesztelése a H8-ban
• A T1 detektornegyedek teszteléséhez Cu targetet helyeztünk a H8 tesztnyalábjába, ugyanolyan távolságra, mint a T1 detektonak az IP-től való távolsága.
A pion nyaláb triggerét a target előtt és mögött elhelyezett szcintillátorok szolgáltatták
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
T1 teleszkóp tesztelése a H8-banEsemény display
wires “G-side” strips“W-side” strips
A tergetpozíció rekonstrukciója
(track intersection at z = 0)
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
T2 Teleszkóp GEM (Gas Elecron Multiplier)
Castor
Collar
Castor
T2 GEM
10 tripla GEM réteg az IP mindkét oldalán, amely képes nagy részecskefluxusok elviselésére5.3 < || < 6.6
Tervezés & installáció a CMS-se együtt
A GEM kamra végső alakja
Beam
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
T2 Teleszkóp a teszt nyalábban
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
1. negyedInstallálva a minus far side -on2. negyed Installálva a plus far side -on3. negyed Installálva a plus near side -on 4. negyed Installálva a minus near side -on
A teljes T2 detektor az IP-nél installálva
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
Roman Pot detektorok
• Speciális mozgatható detektoregyüttes saját vákuumtérben• Roman Pot párok egymástól 4 m-re az IP-től 147 és 220 m-re
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
Horizontal Pot Vertical Pot BPM
Roman Pot-ok mozgatása
• CERN-i fejlesztés• Mechanikus kar, amely a proton nyaláb irányában mozog• Működésének az LHC-ra nézve biztonságosnak kell lennie• A Fermilabban egy Roman Pot incidens 2 hónapi leállást okozott 2003-ban
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
Közeli együttműködésben az LHC-vel
Roman Pot-ok az LHC alagútban
Far stations at 220 m Near stations at 220 m
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A DCS a Run Control and Monitoring System (RCMS) alárendeltje. Az RCMS feladata az adatgyüjtési folyamat teljeskörű vezérlése és felügyelete
A DCS elsődleges funkciója a detektornak és környezetének teljeskörű vezérlése
A DCS kapcsolatban áll külső egységekkel: az RCMS-sel, az LHC-val, a DAQ-kal, RP mozgatás, stb.
A DCS vezérli és felügyeli a kísérlet környezetét szabályozó rendszereket, amely feladatok hagyományosan a „Slow Control”-rendszerhez tartoztak, pl.:
A detektor elektromos tápellátásának kezelése (HV, LV) Környezet monitorozása (hőmérséklet, sugárzás, vákuum,
páratartalom, ...) Egyéb DCS-sel összefüggő detektor elektronikák (pl. kalibrációs
rendszerek) felügyelete A hűtőberendezéseknek és a detektor közelének teljes környezetének
vezérlése Valamennyi gáz és folyadék kezelésének, és a hűtési alrendszerek
felügyelete Valamennyi rack szekrény, elektronikai keretek, és a hozzáférési
rendszer vezérlése
A TOTEM DCS Célkitűzései
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM DCS kapcsolatai
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM DCS kapcsolatai
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM DCS rendszere
Szoftver/Hardver szintek
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM DCSPVSS II
•Kereskedelmi SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) softver csomag, amely Windows és Linux platformokon fut•Nagymértékben skálázható. Minden egyes processz futtatható egy másik számítógép nóduson, kevbert operációs rendszereken. Jó teljesítményt ad elosztott rendszereken.•Kiterjeszthető „script”-ekkel és bináris könyvtárakkal.
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM DCS fejlesztési folyamata
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM Hardver Áttekintő Diagramok
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM Hardver Áttekintő Diagramok
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM Hardver Áttekintő Diagramok
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM Hardver Áttekintő Diagramok
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM DCS fejlesztési folyamata
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
Működési Logika: FSM LV / UML
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
Működési Logika: FSM HV
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
Működési Logika: FSM HV / UML
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
FSM Állapot / Parancs Hierarchia
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM DCS fejlesztési folyamata
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM Detektorfa
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM Hardverfa
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
PBS & Naming Roman Pot
Point 5
Roman Pot
45
147220
near far
top horizontal bottom
01
1
0
02 10
2 4
1 2127
56
147 220
near far
top horizontal bottom
01
1
0
02 10
2 4
1 2 127
system
sector
station
unit
pot
plane
vfat
strip
Point 5
Roman Pot
45
147220
near far
top horizontal bottom
01
1
0
02 10
2 4
1 2127
56
147 220
near far
top horizontal bottom
01
1
0
02 10
2 4
1 2 127
system
sector
station
unit
pot
plane
vfat
strip
Roman Pot
45
147220
near far
top horizontal bottom
01
1
0
02 10
2 4
1 2127
56
147 220
near far
top horizontal bottom
01
1
0
02 10
2 4
1 2 127
Roman Pot
45
147220
near far
top horizontal bottom
01
1
0
02 10
2 4
1 2127
56
147 220
near far
top horizontal bottom
01
1
0
02 10
2 4
1 2 127
system
sector
station
unit
pot
plane
vfat
strip
system
sector
station
unit
pot
plane
vfat
strip
system
sector
station
unit
pot
plane
vfat
strip
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
PBS & Naming T1
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
PBS & Naming T2
14
16
1
14
16
11 9 0 0 9 11 Chamber/Backpl
ane
Quarter
Strip/Pad
Side
System
15
2 0
0 2
15
far (fr)
near (nr)
near nr)
far (fr)
plus pl)
minus (mn)
T2
… … … …
IP
far (fr)
rack (fr)
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM Pinout Táblázatok
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM Pinout Táblázatok
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM Pinout Táblázatok
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM Pinout Táblázatok
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM Pinout Táblázatok
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM Pinout Táblázatok
AUTOMATED
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM FSM Hierarchia Táblázat
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM FSM Hierarchia Táblázat
AUTOMATED
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
A TOTEM DCS fejlesztési folyamata
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
TOTEM DCS Konklúzió
Formalizáció a hardver elrendezésre és a működési logikára
Ez lehetővé teszi a fejlesztés automatizálását, verifikációját és a szoftver életciklus megalapozását
Ennek révén valamennyi front-end kapcsolat és FSM hierarchia automatizált folyamatok során generálódik
Fejlesztési hibák esetén elegendő az automatikus generátor ‘script’ javítása. Ez többhónapos munkát takarít meg és az emberi erőforrásokkal való takarékoskodást tesz lehetővé
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
TOTEM Main Screen (Alice) Live DEMO
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
TOTEM eredmény 2009Első teszt december 15-én a TOTE egyik Roman Pot berendezés edgeless" szilicium detektorát a nyaláb közelébe mozgatták.
A Roman Pot kimutatta nyaláb pályájához (zöld) közel áthaladó részecskéket a track rekonstrukció alapján
CMS HU Budapest 2010.03.29. Sziklai János RMKI
TOTEM Fizika 2010• s = 900 GeV:
Főként installálási - karbantartási munkálatok mindhárom detektornál és rendszernél Gyenge rugalmas akceptancia a ‘vastag’ nyalábméret miatt a Roman Pot-
oknál és a TAS-nál (forward quadruple adsorbers triplet aperture limitations)
RP alignment a beam halo segítségével és diffraktív protonokkal Leading protonok vizsgálata = p/p > 0.1 momentum veszteséggel Előreszögű (forward) töltött részecskék vizsgálata aT1 és T2
detektorokkal
• s = 7 – 10 TeV:• Korai alacsony * nyaláb optikával:
• magas |t| rugalmas szórás• magas tömegű SD (Single Diffraction) & DPE (Double Pomeron
Exchange ) • előreszögű töltött részecske esemény topológia és rugalmatlan arányok
• Amikor technikailag lehetséges: rövid LHC futások * = 90 m 1st tot mérésével a T1, T2 & RP detektorokkal (precision: ~ 5 %)